Effect of sub-bandgap defects on radiative and non-radiative open-circuit voltage losses in perovskite solar cells

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作者
Guus J. W. Aalbers,Tom P. A. van der Pol,Kunal Datta,Willemijn H. M. Remmerswaal,Martijn M. Wienk,René A. J. Janssen
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:15 (1) 被引量:15
标识
DOI:10.1038/s41467-024-45512-8
摘要

Abstract The efficiency of perovskite solar cells is affected by open-circuit voltage losses due to radiative and non-radiative charge recombination. When estimated using sensitive photocurrent measurements that cover the above- and sub-bandgap regions, the radiative open-circuit voltage is often unphysically low. Here we report sensitive photocurrent and electroluminescence spectroscopy to probe radiative recombination at sub-bandgap defects in wide-bandgap mixed-halide lead perovskite solar cells. The radiative ideality factor associated with the optical transitions increases from 1, above and near the bandgap edge, to ~2 at mid-bandgap. Such photon energy-dependent ideality factor corresponds to a many-diode model. The radiative open-circuit voltage limit derived from this many-diode model enables differentiating between radiative and non-radiative voltage losses. The latter are deconvoluted into contributions from the bulk and interfaces via determining the quasi-Fermi level splitting. The experiments show that while sub-bandgap defects do not contribute to radiative voltage loss, they do affect non-radiative voltage losses.
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